Tecnología de detección FBG para SHM de turbinas hidráulicas

Hydropower is one of the major renewable energy sources that has been widely adopted in many countries. Water turbines are critical components of hydropower plants that convert water flow energy into mechanical energy to drive the generators. However, the operation of water turbines is subjected to various structural health issues that may affect their efficiency and safety. Therefore, Monitoreo de Salud Estructural (SHM) of water turbines has become increasingly important in the hydropower industry. In this article, we will discuss the problems that fiber grating sensing technology can solve, and how Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.(short for DCYS ) can support the SHM of water turbines in the hydropower industry.

Principio de Sensado de Redes de Bragg en Fibra:

Las redes de Bragg en fibra (FBG) son estructuras periódicas inscritas en el núcleo de una fibra óptica. Estas estructuras reflejan una longitud de onda específica de luz determinada por la periodicidad de la red. Cuando la red se somete a tensión mecánica o térmica, la longitud de onda reflejada cambia de manera predecible. Al monitorear la longitud de onda reflejada, se pueden detectar cambios en la deformación, temperatura y otros parámetros. Los sensores FBG se pueden usar para monitorear una amplia gama de parámetros, incluyendo deformación, tensión, temperatura y vibración.

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Principio de Sensado de Redes de Bragg en Fibra - Principio FBG - Principio del Sensor FBG - Principio de Sensado de Temperatura, Deformación, Tensión, Vibración y Forma FBG

Problemas Comunes de Salud Estructural en Turbinas Hidráulicas:

Las turbinas hidráulicas están sujetas a diversos problemas de salud estructural, como agrietamiento por fatiga, degradación del material, erosión por cavitación y daños inducidos por vibraciones. Estos problemas pueden causar una reducción en la eficiencia y producción de las turbinas, e incluso provocar fallas catastróficas.

Diagrama físico del sensor de deformación (medidor de tensión) de rejilla de Bragg de fibra de alto rango (FBG) OFSCN®: un solo extremo, longitud 1 m­­

Por Qué es Necesario el SHM de Turbinas Hidráulicas:

El SHM de las turbinas hidráulicas es esencial para garantizar su operación segura y eficiente. Al monitorear la salud estructural de las turbinas hidráulicas, los operadores pueden detectar los signos tempranos de daño, evaluar la gravedad del daño y planificar las actividades de mantenimiento y reparación en consecuencia. Además, el SHM también puede ayudar a mejorar el diseño y la operación de las turbinas hidráulicas al proporcionar retroalimentación valiosa sobre su rendimiento y confiabilidad.

Diagrama físico del sensor de tensión de rejilla de Bragg de fibra OFSCN® de 6000 με (medidor de tensión FBG de 2,0 mm de diámetro)­­

Dificultades en el SHM de Turbinas Hidráulicas:

El SHM de las turbinas hidráulicas es un desafío debido a varios factores. En primer lugar, el entorno operativo adverso de las turbinas hidráulicas, que incluye altas presiones, altas temperaturas y altos niveles de vibración, dificulta la instalación y el mantenimiento de los sistemas de sensado. En segundo lugar, las geometrías y materiales complejos de las turbinas hidráulicas requieren soluciones de sensado personalizadas que puedan adaptarse a diferentes ubicaciones y condiciones de medición. Por último, la naturaleza a gran escala y distribuida de las centrales hidroeléctricas dificulta la recopilación y el análisis de la enorme cantidad de datos generados por los sistemas de sensado.

Qué Problemas Puede Resolver la Tecnología de Sensado FBG:

La tecnología de sensado FBG puede abordar algunos de los desafíos que enfrenta el SHM de las turbinas hidráulicas. En primer lugar, los sensores FBG son de tamaño pequeño y se pueden incrustar fácilmente en la estructura de las turbinas hidráulicas, minimizando el impacto en su rendimiento. En segundo lugar, los sensores FBG son altamente sensibles y pueden medir múltiples parámetros físicos simultáneamente, proporcionando información completa sobre la salud estructural de las turbinas hidráulicas. En tercer lugar, los sensores FBG se pueden conectar en red para formar un sistema de sensado distribuido que puede cubrir un área grande y detectar la propagación de daños en tiempo real. Por último, los sensores FBG son inmunes a las interferencias electromagnéticas, lo que los hace adecuados para su uso en el entorno adverso de las turbinas hidráulicas.

Recommended fiber grating  strain demodulator:

6000με sensor de deformación de red de Bragg en fibra  - FBG Strain Gauge - Metal Encapsulation - High Temperature FBG Strain Sensor

El producto es un sensor de deformación de red de Bragg en fibra (galga extensionétrica FBG) encapsulado en un tubo de aleación de alta elasticidad, utilizado para la medición de deformación. En la mayoría de los casos, es una estructura de un solo segmento y un solo extremo, o se puede producir como una estructura de múltiples segmentos y un solo extremo. En algunos casos, también puede ser una estructura de doble extremo. El sensor se puede personalizar como sensor de deformación de red de Bragg en fibra resistente a la radiación o sensor de deformación de red de Bragg en fibra resistente a altas temperaturas. El método de despliegue del producto depende de los accesorios de soporte, que pueden insertarse directamente en el objeto de prueba, o instalarse mediante soldadura superficial con los accesorios correspondientes, atornillarse con agujeros perforados para fijación, montaje adhesivo en superficie, atarse con correas para fijación, o fijarse con abrazaderas, entre varios métodos de instalación. Este producto es un producto estructural básico, que puede calibrarse como sensor de desplazamiento FBG, o utilizarse como sensor de tensión FBG.

OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor Product Summary:

The OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor (La galga extensionétrica FBG) está compuesta por conectores de fibra óptica (FC, SC, LC, ST, etc.), tubos de aleación de alta elasticidad y encapsulado FBG de punto único o multipunto.

It can also be customized as radiation-resistant FBG strain sensor or high-temperature resistant FBG strain sensor.

Este producto presenta características de tamaño pequeño, peso ligero, alta resistencia a la tracción y compresión, impermeable, resistente a la humedad y completamente sellado. Al utilizar las características de deformación del FBG, este sensor se puede insertar, sujetar, montar en superficie, pegar o incrustar en la estructura medida para realizar detección y monitoreo de deformación.

6000με sensor de deformación de red de Bragg en fibra  - FBG Strain Gauge - polymer material packaging - metal protection strain sensor - range 6000με/8000με

Este producto es un sensor de deformación de red de Bragg en fibra de alto rango (galga extensionétrica FBG) utilizado para la medición de deformación. Se puede usar en una estructura de un solo extremo, donde se inserta en el objeto a medir para la medición de deformación. También se puede usar en una estructura de doble extremo, donde se fija con un accesorio o se adhiere directamente a la superficie para la medición de deformación, permitiendo la medición de deformación multipunto cuando se conecta en serie. La estructura de este producto es la misma que la de los sensores de tensión de red de Bragg en fibra.

Resumen del Producto:

The OFSCN® high-range sensor de deformación de red de Bragg en fibra  (La galga extensionétrica FBG) consiste en conectores de fibra (FC, SC, LC, ST, etc.), materiales de alta elasticidad y encapsulado FBG de punto único. Dependiendo de los materiales utilizados, puede funcionar a temperatura ambiente o a una temperatura máxima de 120 grados Celsius (personalizable según solicitud).

Este producto se caracteriza por su tamaño pequeño, peso ligero, alta resistencia a la tracción y compresión, propiedades impermeables y resistentes a la humedad, y sellado completo. Al utilizar las características de deformación del FBG, este sensor se puede insertar, soldar, pegar o adherir al interior o superficie de la estructura de prueba para la detección y monitoreo de deformación.

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.:

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.(short for DCYS) is a professional manufacturer of fiber grating sensors, fiber grating demodulators y system software. Specializing in the production of various fiber grating sensors, including temperature, strain, stress, displacement, vibration, shape sensors, etc. DCYS also produces fiber grating demodulators, y can customize y develop related application software.

Desmodulador de red de fibra recomendado:

Interrogador de Red de Bragg en Fibra - Desmodulador de Red de Fibra Óptica - Analizador FBG de Alta Velocidad/Frecuencia

Alias del Producto: Fiber Bragg Grating Interrogator, FBG Interrogator, Fiber Bragg Grating Analyzer, FBG Sensor Interrogator, Optical Sensing Interrogator, Fiber Optic Grating Interrogator, Fiber Bragg Grating Demodulator, FBG Demodulator, Fiber Optic Grating Demodulator, High-Speed FBG Interrogator, 100Hz FBG Demodulation Unit, Web-based FBG Software, Multi-channel Optical Analyzer, Modbus FBG Gateway.

Este producto es un demodulador FBG de alta velocidad/alta frecuencia fabricado por Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®). Este interrogador es compatible con todas las especificaciones y modelos de OFSCN® sensores FBG (incluidos sensores FBG de temperatura, estrés y tensión). Cuenta con densidad de puerto ajustable (4, 8, 16 y 32 canales), altas frecuencias de actualización (10, 20, 50 y 100 Hz).

DCYS Helps to do SHM of WaterTurbines:

With our expertise and experience, DCYS can help La Industria Hidroeléctrica to solve some of the challenges in the SHM of water turbines.

大成永盛光纤光栅传感监测系统框图

Es necesario aclarar otros puntos:

En conclusión, la tecnología de detección de rejillas de fibra ha demostrado un gran potencial en el monitoreo del estado estructural de las turbinas hidráulicas en la industria hidroeléctrica. Con su alta precisión, sensibilidad y confiabilidad, puede detectar y diagnosticar varios tipos de problemas de salud estructural, como fatiga, grietas, deformaciones y desalineaciones, en tiempo real y de forma remota. En comparación con las tecnologías de detección tradicionales, la tecnología de detección de rejilla de fibra tiene muchas ventajas, incluido el tamaño pequeño, el peso ligero, la fácil instalación y el bajo costo de mantenimiento, lo que la hace más adecuada para el entorno hostil y dinámico de la industria hidroeléctrica.